[摘 要]硬頂板預爆裂工程是降低老項初次來壓強度,減少因沖擊造成人員傷害及瓦斯災害的有效途徑。針對三河尖煤礦7142面頂板特點,采用深孔預裂爆破的辦法實現(xiàn)了對頂板的控制,保證了綜采工作面安全回采。
[關鍵詞]深孔;頂板預裂爆破技術;應用
中圖分類號:TD353 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2017)38-0350-01
1 引言
在煤礦生產(chǎn)過程中,頂板事故占有較大比率,尤其是煤層頂板堅硬、完整、不易冒落綜采工作面初采,由于一般采取自然垮落法,隨著工作面的推進,造成采空區(qū)懸頂面積不斷擴大,當采空區(qū)大面積瞬問垮落時極易形成颶風和沖擊壓,造成人員傷亡和設備損壞。而且容易造成瓦斯瞬間涌出,誘發(fā)瓦斯重特大事故。頂板預裂爆破能夠改變基本頂冒落邊界位置,進而改變基本頂斷裂線位置,同時能夠降低基本頂斷裂、回轉(zhuǎn)、下沉對人造幫的影響。
2 礦井概況
7142工作位于西一采區(qū),該工作面位于西一軌道下山以北,與7140工作面相鄰。主采煤層為7號煤,該煤層為自燃煤層,自燃期一般1~3個月。煤層傾角0-8°,煤層厚度2.2m,直接頂為2.1m的泥巖,老頂為7.6m的中砂巖。工作面煤層上方為覆蓋有2.1m的泥巖及7.6m的中砂巖。采用后退式走向長壁綜合機械化采煤方法,根據(jù)現(xiàn)場情況對7142工作面進行頂板傾向深孔預裂爆破,以降低沖擊危險性。
3 深孔頂板預裂爆破技術應用
3.1 施工要求
3.1.1 鉆孔位置及爆破要求
(1)鉆孔位置:7142運輸巷施工4個鉆孔,7142軌道巷施工6個鉆孔。
(2)待爆破鉆孔施工結(jié)束后,裝藥前,先用炮棍進行探孔,確保鉆孔暢通。
(3)每施工完一個孔,爆破一個孔。
3.1.2 爆破器材
(1)炸藥:采用二級煤礦許用水膠炸藥,防靜電塑料殼包裝,規(guī)格:直徑60mm,長度1000mm,單位重量4kg/ 1m,連結(jié)方式為連接套連接。煤礦許用水膠炸藥的主要性能指標如下:
猛度:>8mm 外力能力:>10ml
爆速:>2800m/S 殉爆距離:>2cm
(2)導爆索:選用煤礦安全防水抗拉導爆索,其主要性能參數(shù)如下:
藥量:10g/m 外徑:6.5mm
爆速:>6000m/s
抗水性能:裝索頭封后,放入(10-30)℃壓力(50±5)kN持續(xù)5h,仍可爆轟完全。
(3)雷管及發(fā)爆器:選用毫秒延期電雷管,利用MFB-100型電容式發(fā)爆器起爆。
(4)起爆方式:采用電雷管起爆導爆索,導爆索起爆炸藥的起爆方式。每個炮孔均設置有主、副兩根導爆索,同一炮孔雷管段號必須一致。
3.1.3 堵孔結(jié)構(gòu)
堵孔結(jié)構(gòu)為剛—塑—剛結(jié)構(gòu)的堵孔方式,前端采用專用堵孔水泥,主要用于抵抗和反射沿炮孔軸線傳遞的爆炸應力波,同時被動產(chǎn)生適量位移,緩沖并降低爆炸應力波的強度;中部充填的粘土炮泥等塑性材料能夠使爆炸應力波迅速衰減,同時隨著自身被壓縮密實,對爆炸氣體的阻力也迅速提高;后端專用堵孔水泥是為了進一步加強對炮孔的封堵作用,徹底避免沖孔事故的發(fā)生,同時也有效的防止了出現(xiàn)空氣沖擊波及飛散物的危害。
堵孔材料:水泥及粘土炮泥,充填長度比例為:粘土炮泥:水泥=3:2。專用堵孔水泥采用錨固水泥卷,規(guī)格:長250mm,直徑35mm,堵孔前,每4個水泥卷用紙包成一捆,并用麻線扎緊,浸水1分鐘后送入孔內(nèi)搗實。封孔長度不得低于孔深1/3。
3.1.4 爆破鉆孔參數(shù)
依據(jù)提供的地質(zhì)資料及井下實際觀察,設計鉆孔爆破參數(shù),爆破材料參數(shù)等,在老頂預裂爆破實施過程中根據(jù)工作面巷道的實際情況、頂板巖性的具體特征及垮落狀況作出相應參數(shù)調(diào)整。爆破孔參數(shù)表如下。
鉆孔剖面圖見圖2
4 施工安全技術注意事項
4.1 安全管理措施
(1)頂板預裂爆破工作,由生產(chǎn)技術部統(tǒng)一負責,安監(jiān)部、礦壓科及有關區(qū)隊干部組成安全管理小組?,F(xiàn)場要有安全管理小組人員參加并檢查超前預裂爆破作業(yè)安全措施的執(zhí)行情況。發(fā)現(xiàn)有不安全隱患,應立即采取果斷措施進行處理,從而防止事故發(fā)生。
(2)放炮員必須持證上崗。作業(yè)時,必須作好開工前及作業(yè)中的安全檢查與不安全隱患處理工作,如有不安全因素存在,絕不允許進行作業(yè)。
4.2 防止爆炸火焰外泄措施
每一個炮孔在充填堵孔的主要工作結(jié)束后,孔口處應預留不小于0.2m的空段,用于放置連接好的導爆索及毫秒延期電雷管,最后用粘土炮泥將孔口預留段封堵密實,防止毫秒延期電雷管及出露在堵孔水泥外的少量導爆索起爆時產(chǎn)生的火焰。
穿過堵孔水泥的導爆索在起爆時會產(chǎn)生約Ф15mm孔徑的空洞,但由于炸藥爆炸的瞬間會使中部充填的粘土炮泥迅速被壓縮密實,裝藥段產(chǎn)生的爆炸氣體通道被切斷,因而消除了空洞的影響。
4.3 防止拒爆、早爆、遲爆等措施
為防止拒爆的產(chǎn)生,每一個炮孔內(nèi)放置多根導爆索,保證炸藥的充分起爆。雷管的聚能穴朝向與導爆索傳爆方向必須一致;導爆索與炸藥串每間隔1m用電工膠布捆綁固定,以防止傳爆不良而造成炸藥卷拒爆;保證起爆器材性能,禁止使用過期的炸藥、導爆索以及非毫秒延期電雷管,同一孔內(nèi)的雷管段號必須一致;使用防爆性能可靠的發(fā)爆器。
4.4 防止摩擦靜電引爆炸藥的措施
為便于裝藥,炸藥采用圓筒包裝,炸藥筒之間采用絲扣連接方式。為避免出現(xiàn)裝藥過程中由于炸藥卷與孔壁發(fā)生摩擦所產(chǎn)生的靜電引爆炸藥,采用抗靜電塑料筒包裝炸藥;在向孔內(nèi)輸送炸藥過程中,其推送速度不得大于0.5m/s。
4.5 防止爆破震動危害的措施
炮孔內(nèi)裝藥末端與巷道煤壁的距離不得小于15m;各進入施工地點的通道處必須設警戒人員,爆破前由班組長親自指派專人到規(guī)定地點設置警戒(警戒點附圖)。警戒人員必須在有遮掩、頂板完好,避開巷道交岔點的安全地點擔任警戒工作,并使用好警戒牌、警戒網(wǎng),躲炮時間不低于30分鐘,躲炮距離不低于300m。躲炮期間任何人不準進入警戒區(qū)內(nèi),爆破后由組長親自撤回警戒。
4.6 裝藥安全操作措施
每一個炮孔,要用適當壓風沖孔10min左右,將孔內(nèi)巖粉沖洗干凈,避免裝藥時藥卷受阻;導爆索插入藥包內(nèi)長度不小于100mm,藥包外的導爆索在藥包中部纏綁1~2圈并用電工膠布捆綁固定;用塑料殼包裝的炸藥卷的連接螺扣,向孔內(nèi)裝藥時必須擰緊。連接好的炸藥串外面的導爆索,每間隔1m用電工膠布與炸藥卷捆綁固定,防止傳爆不良而造成炸藥卷拒爆;炸藥卷連接成炸藥串,用炮棍人工推入孔底并固定,嚴禁錘打沖擊炮棒,退出炮棒時孔下方嚴禁站人;在裝藥期間,設裝藥警戒30m,除放炮員、組長、瓦安員及部分裝藥工人之外,其它無關人員不得入內(nèi)。
4.7 拒爆處理
處理前必須制定專門措施,在班組長指導下進行,并應在當班處理完畢,如果當班未能處理完畢,當班班長和爆破工必須在現(xiàn)場向下一班班長和爆破工交接清楚;由于連線不良造成的拒爆,可重新連線起爆;用水將封孔黃泥濕潤后,用木質(zhì)鏟將黃泥輕輕鏟落,用水沖出孔外直至露出導爆索。然后重新制作起爆藥包,送到導爆索處與導爆索充分接觸重新封孔、連線、起爆;嚴禁從炮孔中取出起爆藥包或從起爆藥包中拉出電雷管。嚴禁用打眼方法掏封孔黃泥。
作者簡介
朱耿彬,1969年06月出生,男,漢族,江蘇徐州市沛縣人,2014年畢業(yè)于武漢理工大學采礦工程專業(yè),助理工程師,現(xiàn)任徐礦集團三河尖煤礦綜采工區(qū)區(qū)長,研究方向為礦井深部開采及沖擊地壓防治技術。endprint
中國科技博覽2017年38期